DE2003035A1 - Wellenabdichtung - Google Patents

Description

DIPL₁-PHYS-ROBERTMuNZHUBER ^ PATENTANWÄLTE

A 9|V IMÜNCHIN99 WIOBNMAVCRSTRASSI ■ TKL. (o»ii) as as so-aast 03

23. Januar 1970 Ml/Bi

Firma.SKEGA AKTIEBOLAG, Ersmark, Schweden

Wellenabdichtung

Die Erfindung betrifft eine Wellenabdichtung von der Art, daß ein Schmierrnittelbehälter, der die Welle umgibt, mindestens in einer Achsrichtung durch eine Dichtung begrenzt wird, die feder^nd an der Welle anliegt und vorzugsweise als ringförmige Dichtlippe gestaltet ist. Derartige Dichtvorrichtungen werden besonders dort angewendet, wo Wellen die Wand eines Gehäuses z.B. eines Pumpengehäuses durchsetzen, in welchem Wasser oder eine sonstige Flüssigkeit oder Gas enthalten ist und in dem ein Druck herrscht, der über dem Atmosphärendruck liegt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, in dem Schmiermittelbehälter einen geeigneten Überdruck aufrechtzuerhalten. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dazu die Reibungskräfte benutzt Werden, die zwischen der Dichtung und der Welle auftreten, und mit Hilfe dieser

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■■nkh»u« Merck, Flnck * Co., M0noh»n, Nr. 2B484 I Bankhai/· H. AufhBusar, Münohen, Nr. aeiaOQ Po«t«cheokl München aooo*

T«l«gr«mm«dr····! P«t»nt»»nlor

Reibungskräfte der Überdruck im Schmiermittelbehälter erzeugt wird. Das Hauptmerkmal hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus der Erfindung besteht darin, daß das Dichtungselement, das auf der Welle in axialer Richtung und auch in Umfangsrichtung bewegbar ist, mit einem nicht verdrehbaren Teil mittels einer zylindrischen oder konischen Hülse verbunden ist, die von der Welle einen Abstand hat und aus einem dünnen und flexiblen Ilaterial besteht, das nicht oder nur in sehr geringein MaEe dehnbar ist, wodurch diese Hülse dann über einen beträchtlichen Umfariijswinkel verwindbar ist und dabei Falten bildet, die ζ ehrHg zur Achsrichtung verlaufen, was diese in ihrer axialen Richtung verkürzt. Hierdurch wird die Dicht einrichtung, wenn sie verdreht wird, was durch die Reibungskräfte ^v/i^chen ihr und der Welle zustande kommt, in axialer Llichturig gezogen und übt so auf das in der Hülse eingeschlossene Schmiermittel einen Druck aus. An Hand der in der Zeichnung wiedergegebenen Figur eines Ausführungsbeispiels cer crfiriiungsgemäßen Abdichtungsvorrichtung v:ird die Erfli.C-^r noch deutlicher offenbar. Die Zeichnung zeigt in der eheren Hälfte einen Längsschnitt, in der unteren Hälfte eine seitliche Ansicht der Dichtvorrichtung,

Mit 11 ist eine sich drehende Welle bezeichnet, die gegenüber der Viand IJ mit Hilfe der erfindungsgemäßen Dichtvorrichtung abgedichtet werden soll, so daß entlang der

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Welle weder Gase j.och Flüssigkeiten verschiedenster Art austreten können und die Drücke und Temperaturen auf den jeweiligen Seiten der Wandung erhalten bleiben. Die Viand IJ kann z.E. eine Wand eines Punpengehäuses sein, das mit Wasser oder einer anderen Flüssirkeit gefüllt ist und unter Überdruck steht. In dem Fall überträgt die .Welle die Antriebskraft von einem Motor zum Pumpenrad, das im Gehäuse bespielsweise auf dem freien Wellcnende sitzt. Die Welle ist in Lagern (nicht gezeigt) drehbar gelagert, die sich außerhalb des Gehäuses befinden. Ii. gewissen Fällen braucht die Abdichtvorrichtung lediglich Sr.aub und Schmutzpartikel daran ;;u hiiid<.rn, durch den Wellenspalt-auf-die andere Seite ,, der Wand hindurchzudringen und -dai.n Lager oder sonstige empfindliche Geräte su beschädige}.. .

Die in der Zeiclinuni; gezeigte Abdiehtvcrrio/itur: , die so bemessen ist, - da£ sie eilten auf der rechten Seite der Wand vorhandenen Überdruck abzuschirmen in der Lane is-," besteht aus drei radial angeordneten Dichtelementen If, 17, 19,- die .in-Achsrichtung gegeneinander einen Abstand haben und so ausgebildet sind, da2 sie eine elastische hulsenförniige Dichtungslippe aufweisen, die mittels eiiier Spiralfeder 20, die uni die Dicht ungs lippe he runge spannt ist, re,~e>. die zylindrische V.'ellenflache so -redrückt werden,, dai die Lippe die Welle auf ihrem gesamten Umfang umschließt. Die Dichtungsliprer. der Dicht ungs elemente 15 und IJ sind einwärts ir. Richtung auf die Druckseite gerichöet und-werden

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deshalb durch die Druckdifferenz zwischen ihren beiden Seiten gegen die Welle gedrückt. Der Überdruck auf der rechten Seite der Wand IJ ist auf die beiden Dichtungselemente verteilt, so daß jedes Dichtungselement nur die Hälfte des Überdrucks auszuhalten braucht. Die radialen Dichtungselemente I5 und 17 sind-in einem äußeren Haltering 21 bzw. 23 gehalten, und diese beiden Ringe sind ^ zusammengeschraubt und mit der Wand I3 so verbunden, daß

sie sich nicht drehen können.

Die dritte radiale Dichtung I9 ist mit einem gewissen Abstand von der Dichtung 17 angeordnet, so daß zwischen diesen beiden ein Platz für eine Schmiermittelkammer 25 verbleibt, die die Welle 11 vollständig umgibt, so daß ein Teil der Welle innerhalb des Schmierinittelbehälters läuft. Das Schmiermittel selbst kann dem Behälter 25 über einen Nippel 27 und einen anschließenden Kanal 29 zugeführt werden, der sich durch die Halteringe 21 und 23 erstreckt und in den ein Rückschlagventil 3I eingesetzt ist.

Das Dichtelement I9 ist an einem äußeren Haltering befestigt, der jedoch nicht wie die anderen beiden Halteringe 21 und 23 örtlich festgelegt ist sondern gegenüber diesen sich in gewissem Maße bev/egen kann. Diese Beweglichkeit, die eine vies ent liehe Eigenschaft der Erfindung darstellt, ist möglich, da der Haltering JJ mit dem Ring 23

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über eine dünnwandige zylindrische Schlauchhülse 35 ver-■ bunden ist, die leicht deformiert werden kann. Die beiden Enden der Schlauchhülse sind über die Halteringe 23 und 33 übergestreift und mit diesen verklebt, verschmolzen oder verklammert "oder mit einem Band oder einem Draht umwickelt oder sonstwie befestigt. Der Mittelteil der Schlauchhülse 35 ist jedoch von keiner Seite unterstützt und kann deshalb auch andere Formen annehmen als die ursprünglich zylindrische Gestalt. Die Schlauchhülse wird durch eine dünnwandige Folie gleichförmiger Dicke von nicht metallischem Bfeterial gebildet, die leicht gebogen werden kann, die jedoch nicht oder nur in sehr geringem Maße dehnbar ist. Das Material sollte außerdem weich und zäh sein, so daß es auch wiederholte Faltungen auszuhalten vermag. Es gibt unter den' modernen Plastikwerkstoffen eine Reihe geeigneter' Materialen, z. B. Polyäthylen, Polyester, Nylon. Die Schlauchhülse umgibt die Welle mit einem erheblichen Abstand, wobei ihr Durchmesser wenigstens 50 % größer ist als der Wellendurchmesser. Vorzugsweise beträgt die frei verformbare Länge 25 bis 100 fo des Durchmessers. Bei diesen Abmessungen (die für die gute Wirksamkeit keine einschränkende Bedingung darstellen) wird ein verhältnismäßig großer Schmiermittelbehälter gebildet, der nicht sehr oft aufgefüllt zu werden braucht. Die Hülse 35 bildet dabei die äußere Viand dieses Schmiermittelbehälters, der im übrigen durch die beiden einander gegenüber stehenden Dichtelemente I7 und I9 und ihre Halteringe 23, 33 begrenzt, wird. Die an der Welle anliegende

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Dichturigslippe des Dichtelementes 19 v/eist ir. ent. e^en,;usetzter Richtung v.'ie die anderen beiden Lippen, jedoch wie diese in Richtung auf den Innenraum des 3chnierinit',Ölbehälters, so daß bei Vorhandensein eines Überdrucks irr: Schmiermittelbehälter der Auflar edruci: des Dicht.:.:.rs eleruerites auf der ',fplle verstärkt wird, Eir solcher "i,erdruck wirkt auch in axialer Richtung ^e-^en das Diehtelerne.-.t 19 und seinen Ha 1"Cering JJ, v/odurch die Schlauchhülse i: axialer Richtung je ε treckt wird. Dreht sich die ,,'eile ..ich'-, se ist der Druck innerhalb der Schlauchhülse gl<"-ich dem Druck auf ihre Außenseite, dem. der Außendruck v;lrd, da die Hülse gegen Deformation keinen Widerstand darstell-, auch nach innen übertragen. Ist jedoch der Schrr.iermitlelbehälter gerade frisch aufgefüllt worden und ist noch kein Schmiermittel ausgetreten, so cla.3 die Hülse durch das Schmiermittel voll ausgedehnt ist, so kann der Druck in Behälteririnenraum über dem Au.'Sendruck liegen, auch v/eni. sich die V/eile nicht dreht.

Sobald die Welle in Drehung versetzt v.'ird, übt sie in Folge der Reibungsverbindung auf das Dichtelement Yj in Drehrichtung eine Kraft aus, und da diese i.ax- lose geholte;. ist, kann sie sich etv/as mitdrehen, so daS die Schlauch- ' hülse etwas schraubenförmig verwunden wird und sich dabei verkürzt, da das Hülsenmaterial, undehnbar ist. Die Bewegung des Dichtungselementes 19 im Umfangsrichtung wird also von einer axialen Verschiebung in Richtung, auf die anderen radialen Dichtungselemente I5, 17 begleitet. Dadurch wird

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das Volumen des Schmiermittelbehälters verringert und das Schmiermittel unter einem bestimmten Überdruck gehalten. Dieser hydraulischer überdruck wirkt auf die Teile 19 und 33 und drückt diese in der entgegengesetzten axialen Richtung, so daß die beschriebene Bewegung des Dichtelementes 19 etwas gedämpft wird. Es stellt sich also ein Gleichgewicht automatisch ein, wodurch das Schmiermittel unter einem bestimmten Überdruck gehalten ist. Wegen des Überdruckes können Fremdkörper nicht in den Schmiermittelbehälter eindringen,sondern lediglich das Schmiermittel kann bei den Dichtelementen hindurchtreten und zwar nur in Richtung nach außen. Der Verbrauch an Schmiermittel ist jedoch gering, da der Überdruck im Innern des Schmiermittelbehälters nur klein ist und wegen des Überdruckes die Dichtungslippe 19 dicht gegen die YJelle gedrückt wird, wodurch der Überdruck im 3ehälter ansteigt. Wird dann im Laufe der Zeit Schmiermittel verbraucht, wird die radiale Dichtung noch stärker verdreht und die Hülse weiter deformiert. Die Hülse erhält dabei schraubenförmig verlaufende Falten, die gestreckte rippenförmige Abschnitte 37 und dazwischen Vertiefungen 59 aufweisen. Die beiden Halteringe 23 und JJ nähern sich einander dabei immer nehr. In der äußersten Endstellung kann der Haltering 33 etwa um τ4~~ des Umfanes verdreht würden.sein, 'was-etwa einer: Winkel von 3C bis 70°

entspricht, wobei dann die Falten so stark ausgeprägt sine, daß sie gegen den Haltering 2p gedrückt werden. Bevor diese

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äußerste stellung jedoch erreicht ist, wird vorzugsweise neues Schmiermittel in den Behälter 25 eingebracht, so daß die Dichtung 19 und ihr Haltering J5J wieder nach rechts verschöbe}, werden und die Hülse 35 ihre zylindrische Gestalt wieder annimmt. Bei Betrieb über längere Zeit wird die Dichtung 19 auf der Welle vermutlich des öfteren hin und her geschoben, so daß sich in ihrer Oberfläche nicht εο leicht Muten und Furchen eingraben.

Die Dichtvorrichtung, die soeben beschrieben wurde, kann dazu vei-wendet v/erden, Schmiermittel in einem Lager zu halten und dieses Lager gegen Eindringen kleiner Fremdkörper zu schützer.. Es ist dann bei dem dargestellten Beispiel das üichtungsc-lenient 17 durch ein Kugellager oder ein scnsti.-e.T La^er ersetzt zu denken und statt der Wand IJ eine Lagerschale anzunehmen.

Das scorer, beschriebene Ausführungsbeispiel kann in ψ Einzelheiten verändert v/erden, ohne daß dabei die Erfindung verlasser, viird, so kann zum Beispiel die Lippe des Dichtelementes 1>- auch in die entgegengesetzte Richtung weisen, oder sie kann durch ein Dichtungselement anderer Gestaltung und Art ersetzt v/erden. Die Hülse 35 braucht auch nicht unbedingt zylindrisch zu öein sondern sie kann auch kegelstunpförmig aussehen.

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Claims (1)

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   PAT ENTA NS P RÜ CHE

   1.) Abdichtvorrichtung für eine sich drehende Welle_y in welcher ein Schmiermittelbehälter, der die Welle umgibt, in wenigstens einer Achsrichtung von einem elastischen Dichtungselement begrenzt wird, das gegen die Welle gedrückt ist und vorzugsweise die Gestalt einer ringförmigen Lippendichtung hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (19), das auf der Welle (11) sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung bewegbar ist, mit einem nicht drehbaren Teil (23) über eine zylindrische oder konische Schlauchhülse (35) verbunden ist, die von der Welle einen Abstand hat und aus einem dünnen und flexiblen Material besteht, das nicht oder nur in ganz geringem Maße dehnbar ist, wobei diese Hülse um einen beträchtlichen Umfang;winkel verwindbar ist und dabei schräg zur Achsrichtung liegende Falten bildet, die die Hülse verkürzen, so daß das Dichtungselement (19) infolge der durch die Reibungskräfte an der Welle verursachtaiVerdrehung in axialer Richtung angetrieben wird und im Schmiermittelbehälter, der von der

   Schlauchhülse (35) umschlossen ist, "einen Überdruck erzeugt.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schlauehhülse (35) wenigstens 50 % größer ist als der Durchmesser der Welle. (11) rad ORIGINAL

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   J>. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die deformierbare Länge der Schlauchhülse (35) etwa 25 bis 100 % von deren Durchmesser beträgt.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, da.3 der Schmiermittelbehälter (25) auf der axial gegenüberliegenden Seite durch ein zweites Dichtungselement (17) mit vorzugsweise ebenfalls elastischer kreisförmiger Dichtungslippe begrenzt ist.

   5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lager der Welle zwischen die beiden Dichtungselemente (17, 19) eingesetzt ist.

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